以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究

以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究

论文题目: 以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 廖传锦

导师: 黄席樾

关键词: 汽车,主动安全,预警,以人为中心

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前,汽车主动安全技术成为研究热点。大力研究开发如汽车防撞等主动式汽车安全技术,减少驾驶员的负担和判断错误,对于提高交通安全将起到重要作用。由于驾驶过程是一个高度智能化的过程,尽管学术界对汽车自动驾驶的研究投入了大量的精力,也取得了一定成果,但就目前计算机技术和人工智能的研究成果而言,尚不能建立一个确切的模型以全面真实地反映驾驶过程,因而,我们认为:安全预警,是目前提高行车安全的最为行之有效的技术手段。论文简要介绍了汽车主动安全技术、以人为中心的汽车主动安全思想的起源与发展,和汽车主动安全技术领域国内外的发展状况;针对当前研究状况提出:汽车主动安全技术当“以人为中心”,即:以驾驶员的安全为中心、以驾驶员的认知特性为中心和以驾驶员操作特性为中心。论文分析了行车过程中信息的特点与流程,以及驾驶过程的三个阶段,即:感知、决策和操作;探讨了汽车——驾驶员——环境这一闭环系统中,三者之间的相互作用关系,并以此得到了汽车——驾驶员——环境简易模型;提出了以人为中心的汽车主动安全预警信息系统的功能结构,结合安全预警的需要,提出了面向安全预警的以人为中心的汽车——驾驶员——环境模型。论文在分析了传统的以注意力“单源论”为基础的人的信息感知与处理模型基础上,采用注意力“多源论”思想,提出了注意力资源分为动态资源和静态资源的构想;建立了静态注意力资源的分配模型和动态注意力资源的功能结构模型;并在此基础之上,提出了新的“人(驾驶员)的信息感知与处理过程模型”;并针对该模型的各个功能环节提出了:基于模糊可测函数的信息特征指标匹配度模型、基于主成分分析法的信息特征指标优先权权重分配模型、基于隶属度的信息类别分类模型;构造了基于信息类别隶属度、类别优先权系数及人的倾向性系数的信息重要性指数;实现了基于信息重要性指数的信息选择。论文在分析了传统决策过程模型的特点与不足的基础上,针对驾驶过程的基本特点,提出了基于自学习机制的决策过程模型;针对该模型的各个环节,提出了:基于证据融合理论的特征匹配、基于特征相似度的一致性分析、基于模糊重心的行车状态安全性评估;构造了措施优选指数并以此实现驾驶操作措施方案选择;提出了基于降为映射变换的自学习机制模型。根据驾驶员的安全意识在驾驶过程中所起的作用,论文引入安全意识测度的概念,提出了安全意识测度的统计模型;利用汽车——驾驶员——环境系统安全等级模糊隶属度,通过统计模型对驾驶员的安全意识进行衡量,进行驾驶行为进行

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 汽车主动安全技术的基本思想与发展

1.3 以人为中心的主动安全技术基本思想

1.4 国内外相关的典型研究与实例

1.4.1 基于视觉的车辆主动导航系统

1.4.2 辅助驾驶系统

1.4.3 驾驶员状态检测系统

1.5 汽车防撞领域内国内外相关专利与产品

1.5.1 专利报道

1.5.2 产品报道

1.6 关于以人为中心的主动安全技术的几点思考

1.6.1 需要重点研究的问题

1.6.2 需要重点考虑的问题

1.7 课题的提出及主要研究内容

1.7.1 课题的提出

1.7.2 课题的主要研究内容

1.8 本章小结

2 汽车——驾驶员——环境模型

2.1 引言

2.2 驾驶的三个阶段与简易模型

2.2.1 行车信息与特点

2.2.2 行车中的认知模式与驾驶的三个阶段

2.2.3 汽车——驾驶员——环境简易模型

2.3 面向安全预警的以人为中心的汽车——驾驶员——环境模型

2.3.1 FISHVS 的功能结构

2.3.2 面向安全预警的以人为中心的汽车——驾驶员——环境模型

2.7 本章小结

3 驾驶员信息感知与处理模型和感知行为特性分析

3.1 引言

3.2 基于注意力多源论的人(驾驶员)的信息感知与处理模型

3.2.1 传统的人的信息感知与处理基本模型

3.2.2 注意力多源模型

3.2.3 基于注意力多源论的人(驾驶员)的信息感知与处理模型

3.3 驾驶员视觉感知特性

3.3.1 人眼的构造与视觉成像机理

3.3.2 人眼的视觉感知特性

3.4 驾驶员运动感知特性

3.4.1 人体运动感知机制

3.4.2 人体运动感知模型

3.5 本章小结

4 驾驶员决策过程模型研究

4.1 引言

4.2 决策过程的基本模型

4.2.1 基于经验技能的决策过程模型

4.2.2 基于逻辑推理的决策过程模型

4.2.3 基于知识的决策过程模型

4.3 基于自学习机制的驾驶员决策过程综合模型

4.3.1 基于证据融合理论的特征匹配模型

4.3.2 基于规则的逻辑推理

4.3.3 基于特征相似度的一致性分析

4.3.4 基于安全性综合评价的措施方案选择过程建模

4.3.5 基于降维投影变换的自学习过程建模

4.4 本章小结

5 安全意识测度与基于安全意识测度的驾驶员疲劳分析

5.1 引言

5.2 基于数据统计分析的驾驶员安全意识分析

5.2.1 安全意识测度及其统计模型

5.2.2 安全意识测度统计模型参数求解

5.3 驾驶员疲劳分析

5.3.1 疲劳程度理论分析

5.3.2 基于安全意识测度的驾驶员疲劳监测

5.4 本章小结

6 以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究

6.1 引言

6.2 车道信息获取

6.2.1 图像二值化分割

6.2.2 分道线特征提取

6.3 本车速度信息获取

6.4 障碍物信息获取

6.4.1 障碍物(车辆)检测

6.4.2 基于单目视觉的障碍物(车辆)测距

6.4.3 距离数据滤波

6.5 基于超声波传感器的(近距离)目标距离检测

6.6 基于最小安全距离的危险估计

6.6.1 M与L_d 之间的最小安全距离

6.6.2 M与F_d 之间的最小安全距离

6.6.3 M与L_o 之间的最小安全距离

6.6.4 M与F_o 之间的最小安全距离

6.6.5 两类特殊情况的讨论

6.6.6 基于最小安全距离的危险估计与报警决策

6.7 本章小结

7 结论

致谢

参考文献

附录

发布时间: 2005-11-07

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